Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh ô nhiễm môi trường nước ngày càng gia tăng, các hợp chất dược phẩm và sản phẩm chăm sóc cá nhân (PPCPs) được phát hiện tồn dư trong nước mặt với số lượng lên đến hàng trăm hợp chất khác nhau. Đặc biệt, các thuốc chống viêm không steroid (NSAIDs) như Ketoprofen, Ibuprofen, Diclofenac sodium và Mefenamic acid được sử dụng phổ biến trong điều trị giảm đau, chống viêm, có khả năng tồn lưu và gây ô nhiễm môi trường nước mặt. Tại Thành phố Hồ Chí Minh, hệ thống sông, kênh rạch như sông Sài Gòn, kênh Bến Nghé, kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè là những nguồn nước mặt quan trọng nhưng đang chịu ảnh hưởng bởi các chất ô nhiễm này.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng phương pháp phân tích và đánh giá rủi ro môi trường của các hợp chất NSAIDs trong nước mặt khu vực TP. Hồ Chí Minh, nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc quản lý và kiểm soát ô nhiễm. Nghiên cứu thực hiện trong năm 2013, tập trung khảo sát 15 điểm lấy mẫu tại các vị trí trọng yếu trong hệ thống sông, kênh rạch nội thành. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc đánh giá mức độ tồn lưu và rủi ro của NSAIDs, hỗ trợ các cơ quan quản lý môi trường trong việc xây dựng chính sách bảo vệ nguồn nước, giảm thiểu tác động tiêu cực đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết về dược phẩm trong môi trường (PPCPs): Mô tả nguồn gốc, đặc tính và quá trình phát tán của các hợp chất dược phẩm trong môi trường nước.
  • Mô hình đánh giá rủi ro môi trường (ERA): Sử dụng thương số rủi ro (Risk Quotient - RQ) để đánh giá mức độ nguy hại của các hợp chất NSAIDs dựa trên tỷ lệ giữa nồng độ đo đạc (MEC) hoặc dự báo (PEC) và nồng độ ngưỡng gây tác hại (PNEC).
  • Khái niệm về hiệu suất thu hồi và giới hạn phát hiện trong phân tích hóa học: Đảm bảo độ chính xác và độ nhạy của phương pháp phân tích HPLC-DAD kết hợp chiết pha rắn SPE.
  • Khái niệm về độc tính cấp tính và mãn tính của NSAIDs đối với sinh vật nước: Giúp giải thích tác động sinh thái của các hợp chất này.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập tài liệu khoa học, báo cáo ngành, các nghiên cứu quốc tế và trong nước về NSAIDs và PPCPs.
  • Phương pháp lấy mẫu: Lấy mẫu nước mặt tại 15 điểm trọng yếu trong hệ thống sông, kênh rạch TP. Hồ Chí Minh vào 3 đợt (23/09/2013, 21/10/2013, 19/11/2013). Mỗi điểm lấy 3 mẫu vào thời điểm chân triều để hạn chế ảnh hưởng pha loãng. Mẫu được lấy ở độ sâu 0,0m, giữa dòng chảy, bảo quản trong chai thủy tinh tối màu, giữ ở 4°C và phân tích trong vòng 24 giờ.
  • Phương pháp phân tích: Xây dựng quy trình phân tích các hợp chất Ketoprofen, Ibuprofen, Diclofenac sodium và Mefenamic acid bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) với đầu dò DAD, kết hợp chiết pha rắn (SPE) sử dụng cột Polystyrene divinylbenzene. Các điều kiện tối ưu được khảo sát gồm bước sóng định lượng, tỷ lệ pha động, pH mẫu, dung môi hoạt hóa và rửa giải, thể tích dung môi rửa giải.
  • Đánh giá chất lượng phương pháp: Xác định hiệu suất thu hồi (trên 80%), giới hạn phát hiện (MDL), giới hạn định lượng (MQL), độ lặp lại (RSD% dưới 10%), và độ tuyến tính của đường chuẩn (R² ≥ 0.9999).
  • Phương pháp đánh giá rủi ro môi trường: Tính toán thương số rủi ro RQ dựa trên tỷ lệ MEC/PNEC, phân loại rủi ro theo mức thấp (0,01–0,1), trung bình (0,1–1,0) và cao (>1,0). Tổng hợp RQ hỗn hợp cho các hợp chất.
  • Xử lý số liệu: Sử dụng phần mềm Microsoft Excel để tính toán, phân tích và trình bày kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Xây dựng thành công quy trình phân tích NSAIDs trong nước mặt: Phương pháp HPLC-DAD kết hợp SPE với cột Polystyrene divinylbenzene đạt hiệu suất thu hồi từ 82% đến 95% cho 4 hợp chất, giới hạn phát hiện từ 0,5 đến 2 µg/L, độ tuyến tính rộng từ 10 đến 2000 µg/L với hệ số tương quan R² = 0,9999.

  2. Hàm lượng NSAIDs trong nước mặt TP. Hồ Chí Minh: Ketoprofen, Ibuprofen, Diclofenac sodium và Mefenamic acid được phát hiện tại 15 điểm khảo sát với nồng độ dao động từ khoảng 0,1 đến 3,5 µg/L. Đợt lấy mẫu ngày 23/09/2013 ghi nhận nồng độ trung bình Diclofenac sodium là 2,1 µg/L, cao hơn Ibuprofen (1,5 µg/L) và Ketoprofen (1,2 µg/L).

  3. Đánh giá rủi ro môi trường: Thương số rủi ro RQ tính theo MEC/PNEC cho thấy Mefenamic acid có RQ trung bình vượt 1,0 tại nhiều điểm, cảnh báo rủi ro cao đối với hệ sinh thái nước mặt. Diclofenac sodium và Ibuprofen có RQ dao động trong khoảng 0,5–0,9, thuộc mức rủi ro trung bình. Ketoprofen có RQ thấp hơn 0,1, thuộc mức rủi ro thấp.

  4. So sánh theo thời gian: Nồng độ NSAIDs và RQ có xu hướng giảm nhẹ qua 3 đợt lấy mẫu, phản ánh sự biến động theo mùa và điều kiện thủy triều, tuy nhiên mức độ ô nhiễm vẫn duy trì ở mức đáng quan ngại.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy sự tồn lưu đáng kể của các hợp chất NSAIDs trong nước mặt TP. Hồ Chí Minh, tương đồng với các nghiên cứu quốc tế tại Đài Loan, Thụy Sỹ và Tây Ban Nha, nơi nồng độ NSAIDs trong nước thải và nước mặt cũng dao động trong khoảng ng/L đến µg/L. Mefenamic acid được xác định là hợp chất có nguy cơ cao nhất, phù hợp với báo cáo độc tính cao đối với động vật không xương sống.

Nguyên nhân chính của ô nhiễm là do lượng lớn NSAIDs được sử dụng trong điều trị y tế và thải ra môi trường qua nước thải sinh hoạt, bệnh viện và các cơ sở sản xuất dược phẩm. Hệ thống xử lý nước thải hiện tại chưa đủ khả năng loại bỏ triệt để các hợp chất này, dẫn đến tích tụ trong hệ thống sông, kênh rạch.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh nồng độ NSAIDs theo từng điểm lấy mẫu và đợt lấy mẫu, cũng như bảng tổng hợp giá trị RQ để minh họa mức độ rủi ro môi trường. Việc đánh giá rủi ro theo phương pháp RQ giúp xác định ưu tiên kiểm soát các hợp chất nguy hiểm, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho các chính sách quản lý.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường giám sát và kiểm soát chất lượng nước mặt: Thiết lập mạng lưới quan trắc thường xuyên các hợp chất NSAIDs tại các điểm trọng yếu trong hệ thống sông, kênh rạch TP. Hồ Chí Minh với tần suất ít nhất 4 lần/năm. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh.

  2. Nâng cấp công nghệ xử lý nước thải: Áp dụng các công nghệ xử lý tiên tiến như oxy hóa nâng cao, màng lọc nano để loại bỏ hiệu quả các hợp chất NSAIDs trong nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Thời gian thực hiện: 2-3 năm. Chủ thể: Các nhà máy xử lý nước thải và cơ quan quản lý môi trường.

  3. Tuyên truyền và nâng cao nhận thức cộng đồng: Phổ biến thông tin về tác hại của việc vứt bỏ thuốc không đúng cách, khuyến khích thu gom thuốc thừa tại các điểm thu gom thuốc hết hạn. Chủ thể: Sở Y tế, các cơ sở y tế và tổ chức xã hội.

  4. Xây dựng chính sách quản lý dược phẩm trong môi trường: Ban hành quy định về giới hạn cho phép tồn dư NSAIDs trong nước mặt, kiểm soát chặt chẽ nguồn thải từ bệnh viện, nhà máy sản xuất dược phẩm. Chủ thể: Bộ Tài nguyên và Môi trường, Bộ Y tế.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý môi trường và y tế công cộng: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy chuẩn kiểm soát ô nhiễm dược phẩm trong nước mặt, bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

  2. Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực quản lý môi trường và hóa phân tích: Tham khảo phương pháp phân tích HPLC-DAD kết hợp SPE và mô hình đánh giá rủi ro môi trường để phát triển nghiên cứu sâu hơn.

  3. Các nhà máy xử lý nước thải và doanh nghiệp sản xuất dược phẩm: Áp dụng các giải pháp công nghệ và quản lý nhằm giảm thiểu phát thải NSAIDs ra môi trường.

  4. Cộng đồng và tổ chức phi chính phủ hoạt động về bảo vệ môi trường: Nâng cao nhận thức, vận động hành lang chính sách và thực hiện các chương trình thu gom thuốc thừa, giảm thiểu ô nhiễm.

Câu hỏi thường gặp

  1. NSAIDs là gì và tại sao chúng gây ô nhiễm môi trường?
    NSAIDs là thuốc chống viêm không steroid dùng phổ biến để giảm đau, hạ sốt. Chúng dễ tan trong nước và không bị phân hủy hoàn toàn trong hệ thống xử lý nước thải, dẫn đến tồn lưu trong môi trường nước mặt, gây độc cho sinh vật thủy sinh.

  2. Phương pháp phân tích NSAIDs trong nước mặt được sử dụng như thế nào?
    Nghiên cứu sử dụng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) với đầu dò DAD kết hợp chiết pha rắn (SPE) để tách và định lượng chính xác các hợp chất NSAIDs ở nồng độ rất thấp (µg/L).

  3. Thương số rủi ro (RQ) được tính toán ra sao và ý nghĩa của nó?
    RQ là tỷ lệ giữa nồng độ đo đạc (MEC) hoặc dự báo (PEC) và nồng độ ngưỡng gây tác hại (PNEC). RQ > 1 cho thấy rủi ro cao, cần có biện pháp kiểm soát; RQ từ 0,1 đến 1 là rủi ro trung bình; RQ < 0,1 là rủi ro thấp.

  4. Tác động của NSAIDs đến hệ sinh thái nước mặt như thế nào?
    NSAIDs có thể gây độc cấp và mãn tính cho thực vật phù du, động vật không xương sống và cá, ảnh hưởng đến sự phát triển, sinh sản và chức năng sinh học, làm suy giảm đa dạng sinh học và chất lượng nước.

  5. Làm thế nào để giảm thiểu ô nhiễm NSAIDs trong môi trường nước?
    Cần nâng cấp công nghệ xử lý nước thải, kiểm soát nguồn thải, thu gom thuốc thừa đúng cách, đồng thời tăng cường giám sát và tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng về tác hại của NSAIDs.

Kết luận

  • Đã xây dựng thành công quy trình phân tích NSAIDs trong nước mặt TP. Hồ Chí Minh với độ nhạy và độ chính xác cao.
  • Phát hiện tồn lưu đáng kể của Ketoprofen, Ibuprofen, Diclofenac sodium và Mefenamic acid tại 15 điểm khảo sát với nồng độ lên đến 3,5 µg/L.
  • Đánh giá rủi ro môi trường cho thấy Mefenamic acid có nguy cơ cao, Diclofenac và Ibuprofen ở mức trung bình, cảnh báo cần kiểm soát chặt chẽ.
  • Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho việc quản lý ô nhiễm dược phẩm trong nước mặt tại TP. Hồ Chí Minh.
  • Khuyến nghị triển khai giám sát thường xuyên, nâng cấp công nghệ xử lý nước thải và tăng cường tuyên truyền cộng đồng trong vòng 2-3 năm tới.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu nên phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời mở rộng nghiên cứu đánh giá tác động lâu dài của NSAIDs và các PPCPs khác trong môi trường nước.